chương IV máy nâng

- Cần trục : Cần trục là loại máy nâng có từ 2 chuyển động trở lên chuyển động quay, chuyển động nâng hạ, chuyển động thay đổi tầm với….. - Vận tốc quay : nq vg/ph- Vận tốc thay đổi tầm

CHƯƠNG IV MÁY NÂNG

NỘI DUNG CHƯƠNG IV

§3

Thang nâng xây dựng

§4

Cần trục

§5

Khai thác cần trục

§1 Khái niệm chung

1 Công dụng và phân loại

1.1 Công dụng

Máy nâng là nhóm máy dùng để vận chuyển vật nâng từ vị trí ban đầu đến vị trí mong muốn, chủ yếu là theo phương thẳng đứng.

1.2 Phân loại

Máy nâng dùng trong xây dựng phân thành 3 nhóm :

- Máy nâng đơn giản : Thường có 1 cơ cấu và vận chuyển theo phương

thẳng đứng hoặc phương gần như thẳng đứng

Bao gồm : kích, tời, pa lăng.

- Thang nâng xây dựng: Nâng vật được đặt trên cabin hoặc bàn nâng,

tựa trên bộ phận dẫn hướng, theo phương đứng.

Bao gồm : + Thang nâng chở hàng

+ Thang nâng chở hàng và người

2

- Cần trục : Cần trục là loại máy nâng có từ 2 chuyển động trở lên (chuyển động quay, chuyển động nâng hạ, chuyển động thay đổi tầm với…) Bao gồm:

+ Cần trục kiểu cầu : cầu trục, cổng trục và cần trục cáp…

- Chiều cao nâng H (m) : tính từ tâm móc treo ở vị trí cao nhất đến mặt bằng máy đứng.

- Tầm với R (m) : khoảng cách tính trong mặt phẳng ngang từ tâm quay tới móc treo của cần trục.

b) Thông số động học

- Vận tốc nâng : vn (m/ph)

- Vận tốc di chuyển : vdc (m/ph)

- Vận tốc quay : nq (vg/ph)

- Vận tốc thay đổi tầm với :

+ Với phương pháp thay đổi tầm với bằng xe con: vxe (m/ph)

+ Với phương pháp thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần: vtv (m/ph)

- Trong máy xây dựng thường sử dụng 3 chế độ : nhẹ, trung bình, nặng.

4

§2 Máy nâng đơn giản

2.Vít;

3.Đầu chịu tải; 4; 5.Tay quay; 6.Đai ốc

• Với Q 20t thì thường dẫn động bằng tay

• Với Q > 20t thay tay quay bằng bộ truyền trục vít - bánh vít và được dẫn động bằng máy.

+ Chiều cao nâng H đến 0,35 m

≤

6

- Tính toán lực dẫn P trên tay đòn quay

Khi dẫn động bằng tay, lực P được xác định như sau:

r – bán kính trung bình của ren vít, m

R – chiều dài làm việc của tay quay, m

λ,ρ − góc nâng của ren vít và góc ma sát

Dấu "+" khi nâng vật, dấu "-" khi hạ vật.

10

b Kích thuỷ lực

- Sơ đồ cấu tạo

8 9

5.Xi lanh bơm dầu

6.Pít tông bơm dầu

- Tính toán lực dẫn (P) trên tay quay :

• Lực tác dụng lên tay đòn lắc để nâng vật là:

Trong đó:

+ Q - Trọng lượng vật nâng, N

+ d, D, l1, l2 - Đường kính các xi lanh và các tay đòn của tay quay.

+ η- Hiệu suất của hệ thống (η=0,85 ÷ 0,92)

Chú ý: Vì có thể tạo được tỷ số nhỏ nên kích thuỷ lực có tải

trọng nâng lớn và trọng lượng bản thân nhỏ.

2 1

2 2

1 l d

14

+ Với Q < 200t thì dẫn động bằng tay với H = (0,15÷0,2) m

+ Với Q > 200t (500t) thì kích thuỷ lực được dẫn động bằng máy (Bơm đặt trực tiếp hoặc qua ống dẫn ), một bơm có thể dẫn động nhiều kích.

+ Thường dùng để nâng những công trình lớn như: nhịp cầu, tầng lắp ghép sẵn của nhà hoặc trong sửa chữa ô tô, tàu hoả,…

c Pa lăng cáp

- Công dụng

Palăng cáp là hệ thống gồm các puly cố định và di động nối với nhau bằng cáp dùng để lợi về lực hoặc lợi về vận tốc.

- Phân loại:

• Theo mục đích sử dụng có thể phân ra:

+ Palăng vận tốc: Lợi về vận tốc thiệt về lực

+ Palăng lực: Lợi về lực thiệt về đường đi

• Theo cấu tạo tang cuốn cáp phân ra :

+ Tang đơn : có một nhánh cáp cuốn lên tang

+ Tang kép : có hai nhánh cáp cuốn lên tang

- Các thông số cơ bản.

+ Bội suất palăng:

a=(Số nhánh cáp treo vật)/(Số nhánh cáp ra khỏi palăng)

+ Vận tốc cuốn cáp vào tang: vcáp=a.vn

16

+ Dung lượng cáp:

Đối với palăng đơn: Lcáp=a.H.

Đối với palăng kép: Lcáp=2a.H.( hai bên)

Với H: chiều cao nâng vật

+ Hiệu suất Palăng:

• Hiệu suất=(công có ích)/(Công sinh ra)

• Xét cho pa lăng đơn loại một: Là pa lăng có nhánh cáp ra khỏi pa lăng từ pu ly cố định phía trên.

Hình 4.4.

Sơ đồ tính hiệu suất palăng

- Hiệu suất palăng loại 1:

η: Hiệu suất puly

+ Lực căng cáp lớn nhất:

) 1 ( a

) 1

1palang − η

η

− η

= η

Hình 4.5: Sơ đồ tính lực căng cáp lớn

nhất với pa lăng đơn loại một

1.Cáp; 2.Pu ly đổi hướng;

3.Pa lăng cáp; 4 Tang cuốn

1

3

Vc

18

- Đối với palăng đơn:

Trong đó r là số puly đổi hướng cáp

+ Theo công dụng : tời nâng và tời kéo.

+ Theo nguồn dẫn động : tời dẫn động tay và tời dẫn động máy.

+ Theo số tang : tời một tang, tời nhiều tang.

=

b) Tời dẫn động tay

- Sơ đồ cấu tạo

1 2

1.Tang cuốn cáp; 2.Khung tời;

3.Các cặp bánh răng truyền động; 4.Phanh áp trục; 5.Hai bánh răng

có thể chuyển động dọc trục;

6.Tay quay.

20

- Nguyên lý làm việc :

+ Nâng vật: Quay tay quay 6 (theo chiều nâng) bánh răng 5 quay các cặp bánh răng 3 quay tang 1 quay cuốn cáp vào tang nâng vật.

+ Hạ vật: Quay tay quay 6 (ngược lại) tang 1 nhả cáp ra hạ vật.

Khi nâng vật nặng thì dùng bánh răng nhỏ ở cặp bánh răng 5 (tăng i giảm n ).

Khi nâng vật nhẹ thì dùng bánh răng lớn ở cặp bánh răng 5 (giảm i tăng n

Phanh tự động có mặt ma sát tách rời 4 được đặt ở trục thứ 2 để có thể sang số khi nâng vật.

Tay quay được đặt ở 2 đầu trục dẫn để có thể 1, 2 hoặc 4 người cùng làm việc.

Chỉ có thể hạ khi quay tay quay theo chiều hạ.

- Thông số cơ bản :

+ Đường kính tang cuốn cáp: Dt (mm)

+ Tỷ số truyền của hệ truyền động : i

+ Mô men trên trục tang cuốn cáp : Mt (Nm)

- Tính toán mô men trên trục của tang cuốn cáp (Mt) :

Trong đó:

i, η - Tỷ số truyền và hiệu suất bộ truyền.

Md = k.n.P.l - Mô men dẫn động do tay quay.

P - Lực quay của 1 người (N).

l - Cánh tay đòn tay quay(mm).

n - Số người làm việc đồng thời.

k - Hệ số làm việc không đều.

3 Tời dẫn động máy (tời điện)

- Sơ đồ cấu tạo

Hình 4.7 Sơ đồ tời dẫn động máy

1.Động cơ điện;

2.Khớp nối ; 3.Phanh;

24

+ Phanh 3 là phanh thường đóng chỉ mở ra khi có điện.

+ Để tăng tốc độ khi hạ vật nhẹ một số tời sử dụng phanh má có thêm bộ phận mở phanh bằng bàn đạp -> khi đạp chân lên bàn đạp -> phanh mở -> vật hạ xuống do trọng lượng của nó.

§3 Thang nâng xây dựng

1 Công dụng và phân loại

- Công dụng : là thiết bị chuyên dùng để vận chuyển hàng hóa, vật liệu, thậm chí cả người phục vụ công tác thi công xây dựng (hoàn thiện, sửa chữa) Thiết bị mang vật là bàn nâng.

Thang nâng kiểu cột;

Thang nâng với rào che xung quay.

+ Theo phương pháp dẫn động :

Dẫn động cáp;

Dẫn động thanh răng – bánh răng.

2 Thang nâng chở hàng

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

- Sơ đồ cấu tạo

26

1.Khung bệ, 2.Tủ điện điều khiển, 3.Tời điện đảo chiều; 4.Cột dẫn hướng;

5.Cụm puly đỉnh cột; 6.Bàn nâng;

7.Giằng tăng cứng

Hình 4.8

Sơ đồ cấu tạo thang nâng chở hàng

Thang nâng công trường - Cụm ca bin

28

- Nguyên lý làm việc :

+ Thang được điều khiển bằng hộp nút bấm.

+ Nâng: Bấm nút nâng, tời 3 dẫn động làm bàn nâng 6 đi lên Đến độ cao yêu cầu bấm nút dừng Trên đỉnh cột 4 có lắp hạn chế hành trình có tác dụng bảo vệ an toàn khi lên tới đỉnh tháp.

+ Hạ: Bấm nút hạ, tời dẫn động làm bàn nâng đi xuống đến khi chạm công tắc hành trình ở dưới chân cột thì bàn nâng dừng lại.

+ Đưa vật liệu vào sàn nâng có 2 cách :

Dùng cầu dẫn : cho vật liệu vào xe cải tiến đến tầng lôi cả xe vào

- Năng suất kỹ thuật của thang nâng

(t/h)

Trong đó :

Q – Khối lượng vật nâng (tấn)

Tck – Thời gian làm việc 1 chu kỳ (s)

H – Chiều cao nâng (m)

4.1 Cần trục tháp xây dựng

1 Công dụng và phân loại

a) Công dụng

- Sử dụng cho công trình có độ cao lớn và khối lượng tập trung lớn.

- Thường dùng để vận chuyển vật tư thiết bị, cấu kiện xây dựng, trong các công trình dân dụng và thủy điện…

- Trên cần trục thường có 3 – 4 cơ cấu công tác :

+ Cơ cấu nâng

+ Cơ cấu quay

+ Cơ cấu di chuyển cần trục

+ Cơ cấu thay đổi tầm với

b) Phân loại

- Theo công dụng :

+ Cần trục tháp có công dụng chung : sức nâng, tầm với, chiều cao nâng nhỏ (Q=5÷10t, H=30÷50m, R=20÷50m)

32

+ Cần trục tháp chuyên dùng : phục vụ xây dựng công nghiệp, sức nâng và chiều cao nâng lớn (Q=5÷10t,

+ Di chuyển xe con trên cần nằm ngang

- Theo phương pháp lắp đặt trên công trường

+ Cố định trên móng

+ Di chuyển trên ray

+ Đứng trên công trình

2 Cần trục tháp kiểu tháp quay

a) Sơ đồ cấu tạo

R

4 5

6 7

8

9

10 11

15 16

Hình 4.10 Sơ đồ cấu tạo cần trục tháp loại tháp quay

1.Bệ di chuyển; 2.Thiết

bị tựa quay; 3.Đối trọng; 4.Bàn quay; 5.Cơ cấu quay; 6.Tháp;

7.Cabin; 8.Tay cần;

9.Palăng cáp nâng vật; 10.Cáp nâng vật;11.Cáp neo cần; 12.Cụm puly đỉnh tháp; 13.Cần công xôn; 14.Palăng cáp nâng cần; 15.Tời nâng cần; 16.Tời nâng vật;

17.Hệ thanh giằng thân tháp.

34

b) Nguyên lý hoạt động

+ Khi cơ cấu quay làm việc, tháp quay cùng bàn quay, liên kết giữa phần quay và không quay bằng thiết bị tựa quay.

+ Khi nâng vật thì tang nâng vật 16 cuốn cáp vào tang, vật được nâng lên, khi hạ vật thì ngược lại Sơ đồ mắc cáp liên hợp giữa tang nâng cần và tang nâng vật 16 nhằm đảm bảo vật nâng không thay đổi chiều cao khi thay đổi tầm với + Khi nâng cần, tang nâng cần 15 cuốn cáp ở nhánh nâng cần và nhả ra ở nhánh cáp treo vật, nên cần được nâng lên

nhưng vật không bị thay đổi chiều cao (tiết kiệm năng lượng)

c) Đặc điểm chung

+ Cơ cấu nâng đặt dưới thấp nên trọng tâm thấp => độ ổn định cần trục cao.

+ Trong lượng phần quay lớn nên tốn năng lượng cho cơ cấu quay.

+ Chăm sóc bảo dưỡng thuận tiện.

+ H < 60 m, Rmin lớn => hạn chế (α < 75)

c) Phương pháp thay đổi tầm với bằng xe con

- Ngoài phương pháp thay đổi tầm với trên, người ta còn sử dụng phương pháp di chuyển xe con bằng cáp kéo, trên cần nằm ngang nhờ tang ma sát.

3 Cần trục tháp loại đầu quay

a) Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ mắc cáp, nguyên lý làm việc

- Sơ đồ cấu tạo

2

34

7

8 9

1011

12

13

1416

15

1617

188

Hình 4.12 Sơ đồ cấu tạo cần trục tháp loại đầu quay

1.Bệ di chuyển; 2.Ổn trọng; 3.Tháp; 4.Thanh chống thân tháp; 5.Đối trọng; 6.Cần mang đối trọng; 7 Tủ điện; 8.Tời nâng vật; 9.Neo cần mang đối trọng; 10.Đỉnh tháp; 11.Cabin; 12.Neo cần; 13.Cần; 14.Xe con; 15.Thiết bị tựa quay và

cơ cấu quay; 16.Tời kéo

- Nguyên lý làm việc:

+ Nâng hạ vật bằng tời nâng 8, di chuyển xe con bằng tời 16.

+ Quay đầu tháp bằng cơ cấu quay (cặp bánh răng).

+ Di chuyển cần trục tháp bằng cơ cấu di chuyển

+ Tất cả các thao tác vận hành các cơ cấu (nâng, xe con, quay, di chuyển) đều được thực hiện trong ca bin

b) Phạm vi ứng dụng, ưu nhược điểm

+ Tạo được tầm với nhỏ do đưa được xe con tiến sát vào chân cần.

+ Dễ điều chỉnh hàng vào vị trí lắp ráp.

+ Trọng lượng phần quay nhỏ nên công suất tiêu tốn cho cơ cấu quay và cơ cấu thay đổi tầm với là ít hơn loại tháp quay.

+ Thời gian lắp dựng lâu hơn loại tháp quay.

+ Công tác chăm sóc, bảo dưỡng là phức tạp và nguy hiểm do các cơ cấu công tác đặt ở trên cao.

+ Loại này thường được sử dụng để phục vụ công tác xây lắp các công trình có yêu cầu trọng tải nâng, chiều cao nâng cũng như tầm với lớn.

38

4 Cần trục tháp xây nhà cao tầng

a) Cần trục tháp nâng chiều cao tháp theo chiều cao công trình.

Sử dụng loại cần trục tháp đầu quay với chân tháp được cố định trên móng bêtông Để nâng chiều cao tháp người ta nối thêm các đoạn tháp được chế tạo sẵn vào thân tháp Các biện pháp nối dài thân tháp:

+ Dùng cột lắp dựng.

+ Dùng đoạn tháp trên cùng có tiết diện lớn hơn tiết diện thân tháp.

+ Dùng đoạn tháp trên cùng có tiết diện nhỏ hơn tiết diện thân pháp.

+ Nối dài thân tháp từ phía dưới

b) Cần trục tháp tự nâng

Chiều dài thân cần trục tháp không thay đổi mà sử dụng các tầng phía dưới của công trình để neo giữ Khi cần tăng chiều cao, tháp được nâng lên và được neo giữ vào các tầng phía trên tiếp theo.

Cần trục tháp

tự nâng (tự nối cao tháp)

40

Cần trục tháp tự leo theo công trình (leo sàn)

- Theo kết cấu di chuyển :

+ Cần trục bánh xích : hệ thống di chuyển bằng bánh xích, có thể làm việc trên nền đất yếu.

+ Cần trục ô tô : là thiết bị cần trục được lắp trên khung bệ ôtô tải, toàn bộ kích thước, hệ thống an toàn, hệ thống lái phù hợp với các phương tiện giao thông công cộng.

42

+ Cần trục bánh lốp: Toàn bộ thiết bị cần trục và phần di chuyển được chế tạo chuyên dùng, loại này thường có tốc độ di chuyển chậm, kích thước không theo phương tiện tham gia giao thông, loại này chỉ được tham gia trong phạm vi công trường (nếu tham gia giao thông thì phải xin phép).

+ Cần trục đường sắt

+ Cần trục nổi

- Theo phương pháp dẫn động:

+ Dẫn động chung: (hiện nay ít dùng) từ một động cơ đốt trong đến các bộ truyền cơ khí đến các cơ cấu công tác.

+ Dẫn động riêng: Mỗi cơ cấu công tác có 1 động cơ dẫn động (điện) trên máy có một động cơ đốt trong để tạo nguồn năng lượng (quay máy phát điện) Loại này có ưu thế là kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí Ngày nay dùng rất nhiều loại này + Dẫn động thuỷ lực: Loại này dẫn động theo tổ hợp Động cơ đốt trong của máy cơ sở quay bơm hoặc cụm bơm thuỷ lực

qua hệ thống điều khiển đến các động cơ hoặc xi lanh thuỷ lực của cơ cấu công tác.

- Theo hình dạng và kết cấu cần:

+ Cần dàn không gian: chế tạo từ các thanh dàn

+ Cần hộp: chế tạo từ tấm thép hàn lại

+ Cần có chiều dài không đổi

+ Cần với nhiều đoạn trung gian để tăng chiều dài tăng chiều dài khi không tải.

+ Cần với các đoạn lồng vào nhau như kiểu ăng ten

Ngoài ra để tăng khoảng không phục vụ còn có cần phụ ghép nối với cần chính.

2 Cần trục ô tô dẫn động thủy lực

a) Sơ đồ cấu tạo

44

2 3

14 6

7

15

Hình 4.13 Sơ đồ cấu tạo cần trục ôtô dẫn động thuỷ lực

1.Khung bệ ôtô tải; 2.Bàn quay;

3.Đối trọng; 4.Thiết bị tựa quay;

5.Chân chống; 6.Ca bin điều khiển cần trục; 7.Tay cần;

8.Palăng nâng hạ vật; 9.Đoạn cần ngọn; 10.Đoạn cần giữa;

11.Đoạn cần gốc; 12,13.Xilanh thuỷ lực co duỗi tay cần;

14.Xilanh thuỷ lực nâng hạ cần;

15.Tời nâng vật.

b) Đặc điểm chung

- Phần di chuyển là khung bệ ôtô tải, phần quay máy toàn bộ các thiết bị cần trục như: cơ cấu công tác, ca bin điều khiển cần trục, tay cần, đối trọng và hệ thống động lực để dẫn động các cơ cấu công tác cần trục.

- Khi làm việc cần trục đứng trên các chân chống 5 có khả năng chống xuống đất để tăng tính ổn định cùng khả năng tải.

- Trên thiết bị cần trục người ta trang bị riêng một động cơ đốt trong để dẫn động cho cần trục

Đối với cần trục ôtô (góc quay khi làm việc) không vượt quá 360 0

- Tay cần được chế tạo từ thép tấm, có dạng hộp, có nhiều đoạn và xếp lồng vào nhau, khi di chuyển các đoạn cần được thu gọn vào đoạn cần gốc.

- Thay đổi tầm với và độ cao bằng 2 cách:

Thay đổi góc nghiêng của cần nhờ xilanh thuỷ lực 14,

Thay đổi chiều dài của tổ hợp các đoạn cần nhờ các xilanh thuỷ lực số 12, 13.

46

c) Phạm vi ứng dụng:

- Loại này thường có Q = 5÷125T (với cần dàn Q = 500÷1000T)

- Chiều cao nâng cần hộp H→75m (dàn H = 80÷200m)

- Tốc độ di chuyển trên đường 80÷90km/h

3 Cần trục bánh lốp

a) Sơ đồ cấu tạo, sơ đồ mắc cáp, nguyên lý làm việc

- Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ mắc cáp

8 9

10

11

13

7 8

7

b, a,

1.Cụm bánh xe di chuyển; 2.Khung

bệ chuyên dùng; 3.Đối trọng;

4.Bàn quay;

5.Động cơ dẫn động; 6.Tời nâng cần; 7.Tời nâng chính; 8.Tời nâng phụ; 9.Cabin điều khiển; 10.Tay cần

; 11.Chân chống; 12.Cơ cấu quay; 13.Cần phụ

48

- Nguyên lý làm việc

+ Cabin lái và cabin điều khiển chung nhau (9)

+ Khi nâng tải có chân tựa cứng(11)

+ Thiết bị động lực: động cơ điêzen quay máy phát điện 1 chiều để cung cấp điện cho các cơ cấu hoặc quay bơm để dẫn động hệ thống thuỷ lực.

+ Các cơ cấu thường là các tời điện dùng dòng 1 chiều để điều chỉnh tốc độ đặc biệt với cơ cấu nâng khi lắp ráp các cấu kiện xây dựng

+ Khi cần trục làm việc không có cần phụ cáp của móc treo chính được cuốn lên cả tang của cơ cấu nâng chính và cơ cấu nâng phụ để nâng vật→ hai cơ cấu này có thể :

Làm việc độc lập (1 tang làm việc, 1 tang dừng và ngược lại)

Làm việc đồng thời (quay cùng chiều và ngược chiều) →để tạo ra tốc độ nâng khác nhau.

+ Khi cần trục làm việc với cần trục phụ có điều khiển thì:

Tang 7 của cơ cấu nâng chính dùng để điều chỉnh góc nghiêng của cần phụ (thay đổi tầm với cần phụ).